四川大学陈元伟团队:SK-575作为PARP1-PROTAC降解剂用于癌症治疗
日期:2020-10-15

前沿:

PROTAC分子是含有两个配体的双功能分子,分别与目标蛋白和E3泛素连接酶特异性结合,由一个化学键连接在一起。这些分子能够驱动目标蛋白与E3泛素连接酶结合,形成三元复合物,导致目标蛋白泛素化,进而导致蛋白酶体介导的降解。四川大学陈元伟团队针对PARP1靶点进行了广泛的降解研究,其合理的结构设计与严谨的实验方案为药物化学研究人员带来了些许启示。下面小编就简明扼要地为大家分析一下这篇精彩的论文,详细内容请阅读原文(文末链接)。

发现历程:

基于奥拉帕尼的合理的PROTAC设计奥拉帕尼的共晶结构显示,酰胺键对于维持活性至关重要,而环丙基结构位于结合口袋的开口处,可能是一个合理的与CRBN配体连接的位点,参考已有的文献报道,作者团队设计并合成了一系列以PARP1为靶标、沙利度胺/来那度胺为CRBN配体、多种Linker的靶向水解嵌合体。

 

 

作者首先是确定最佳的链长与配体组成。首先合成了化合物6-20,优选出化合物18SK-575)具有与奥拉帕尼同等的细胞效力,这说明PROTAC分子维持了与亲代分子同样的活性。

 

 

作者进一步探索与两个配体连接的两个酰胺键之间的长度,发现两个氨基间的长度保持2个亚甲基对维持活性比较重要。

 

 

同样地,作者将沙利度胺配体进行了替换以及接入位置的变更,依然是化合物18具有最佳的细胞活力。

 

 

细胞活力能反应PROTAC与靶标结合的强弱,但是要验证是否是通过降解诱导的细胞死亡需要从蛋白水平进行降解研究,因此,作者优选了部分化合物进行了降解研究。结果表明,化合物18MM-436Capan-1细胞上在10nM浓度下就几乎可诱导全部的PARP1的降解。而化合物18的沙利度胺的内二酰胺的NH被甲基取代后丧失了对PARP1的降解,这也表明了沙利度胺作为CRBN配体的结构特异性。

 

 

同时,作者与已报道的PARP1降解剂iRucaparib-AP6进行了降解活性的对比。SK-575MM-436SW620细胞上均显著优于阳性对照物,这也再次验证了结构设计的合理性。

 

 

鉴于SK-575体外的高活性,作者建立了SW620异种移植瘤模型进行了体内的降解研究。25mg/kg剂量下,1h后就展现了降解,在 6 h时达到了最大的降解水平。且T1/2达到了3.08h,具有较好的药动性质。

 

Capan-1模型中,SK-575具有与奥拉帕尼相似的抗肿瘤活性,但是给药的剂量更小、频率更低。而在SW620模型中,SK-575与替莫唑胺联用后显著提高了抗肿瘤活性。而在Capan-1模型中,SK-575与顺铂联用后具有更好的抗肿瘤活性,强于奥拉帕尼与顺铂的联用效果。这些体内实验充分地证实了PROTAC分子相比亲代抑制剂的优越性。

 

 

总结:

通过将已知的PARP1抑制剂奥拉帕尼与E3连接酶配体连接,作者设计并合成了一系列PARP1降解物。通过广泛的优化Linker的长度和配体组成,确定了化合物18(SK-575)作为最有效的PARP1降解剂。SK-575单用不仅能有效抑制多种肿瘤细胞的生长,如MDA-MB-436Capan-1细胞,而且还能增强烷基化剂MMS对细胞的杀伤作用。PKPD的数据表明,单剂量的SK-57524h后的依然具有较高的暴露量。体内的三个细胞模型均显示了SK-575作为抗肿瘤药物的有效性。SK-575是迄今为止报道的最有效的PARP1降解剂,值得进一步评估其作为治疗PARP1过度激活引起的疾病的潜在新疗法。

原文链接:

Chaoguo Cao. Discoveryof SK-575 as a Highly Potent and Efficacious Proteolysis-Targeting ChimeraDegrader of PARP1 for Treating Cancers. J. Med. Chem. 2020, 63, 11012-11033. 

Website: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.0c00821

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